FFmpeg入门学习03缓存队列的实现

　　1、前言
　　在之前的文章中实现了打开视频文件并进行解封装的功能，解封装之后即可进行解码操作。 为使解码过程不会受到解封装过程进展的影响，解封装和解码一般并行操作，两者之间通过缓存数据进行交互。
　　2、背景2.1 线程安全队列
　　由于 STL 中的容器是非线程安全的，因此要实现解封装和解码的并行操作需要实现一个线程安全的队列。 由于 std::deque 可以方便的在头尾进行数据的读写，此处选用 std::deque 来简单实现一个线程安全的队列。 2.2 AVPacket 和 AVFrame
　　在 FFmpeg 中解码前和解码后的数据分别使用 AVPacket 和 AVFrame 进行存储。 AVPacket 及 AVFrame 是采用引用计数的方式进行内部资源的管理，在对缓存数据进行读写时要特别注意数据的释放问题，以避免内存泄漏。 2.3 成员函数模板特例化
　　由于 AVPacket 和 AVFrame 资源管理的接口不同，为避免特例化类的所有成员，仅把相关方法通过类的成员函数模板特化来实现。 3、缓存队列的实现3.1 概述
　　此处实现的缓存队列仅满足对 AVPacket 和 AVFrame 的管理，且读写两个并发操作互相不受影响即可。 3.2 接口设计template  class Queue { private:     std::deque    queue;     mutable std::mutex   mutex;//访问互斥信号量     int       maxSize{0};//最大容量 public:     Queue() = default;     explicit Queue(int m_size ): maxSize(m_size){}     ~Queue() = default;          bool    IsEmpty() const;//判断队列是否为空     int     size() const;//当前元素个数     bool    IsFull() const;//判断队列是否已满     void    pushBack( T* t );//尾部添加元素     void    pushFront( T* t );//头部添加元素     T *     front();//读取首元素     T *     back();//读取尾元素     T *     operator[](int i);//按下标读取元素     void    popBack();//删除尾元素     void    popFront();//删除首元素     void    clear();//清空队列 };3.2 通用方法实现
　　为实现基本的线程安全保存，所有的成员方法必须加锁，实现如下： bool    IsEmpty() const {       std::unique_lock lock(mutex);       return queue.empty(); }//判断队列是否为空 int     size() const {       std::unique_lock lock(mutex);       return queue.size(); }//当前元素个数 bool    IsFull() const {       std::unique_lock lock(mutex);       return maxSize <= queue.size(); }//判断队列是否已满 void    pushBack( T* t ) {       std::unique_lock lock(mutex);       queue.push_back(t); }//尾部添加元素 void    pushFront( T* t ) {       std::unique_lock lock(mutex);       queue.push_front(t); }//头部添加元素3.3 成员函数模板特例化
　　涉及到数据读取、删除等资源管理相关操作，要进行成员函数模板特例化实现，以 front() 方法的实现为例： 成员函数实现为模板 T *     front()  {     return  frontImpl(); }//读取首元素 private:     template      void    popFrontImpl();进行 AVPacket 特例化 template <> void popFrontImpl() {     std::unique_lock lock(mutex);     if (!queue.empty())     {           auto packet = queue.front();           av_packet_unref(packet);           av_packet_free(&packet);           queue.pop_front();     } }进行 AVFrame 特例化 template <> void popFrontImpl() {       std::unique_lock lock(mutex);       if (!queue.empty())       {           auto frame = queue.front();           av_frame_unref(frame);           av_frame_free(&frame);           queue.pop_front();       } }4、缓存队列使用示例
　　C++音视频学习资料免费获取方法：关注音视频开发T哥  ，点击「链接」即可免费获取2023年最新 C++音视频开发进阶独家免费学习大礼包！ 4.1 完善 FFmpegPlayer 类
　　在 FFmpegPlayer 类中增加两个成员，用于保存音视频解封装后的数据包： class FFmpegPlayer { public:     explicit FFmpegPlayer(const char* m_url);     ~FFmpegPlayer(); public:     bool        openFile();//打开文件     void        startDecode();//开启循环解码     void        abortDecode();//中断解码 private:     int         readOnePacket();//读一个包     int         readPacket();//循环读包 private:     std::string       url;//文件路径     AVFormatContext*  formatContext = nullptr;//封装格式上下文     AVPacket          packet{}; //用于读包      std::thread *     read_thread = nullptr;//数据读取线程     bool              abort_request{false};//强制结束     bool              readEof{false};//读包结束      int               video_index{-1};//视频流索引     int               audio_index{-1};//音频流索引     Queue*  video_packet_Queue{ nullptr };//视频 packet 队列     Queue*  audio_packet_Queue{ nullptr };//视频 packet 队列  };
　　4.2 初始化队列大小
　　在 FFmpegPlayer 类构造函数中初始化两个缓存队列，代码如下： FFmpegPlayer::FFmpegPlayer(const char *m_url):         url(m_url) ,         video_packet_Queue(new Queue(20)),         audio_packet_Queue(new Queue(20)) {      }4.2 完善 readPacket() 方法
　　使用 av_packet_move_ref 方法转移对资源的引用、以保证资源的正确释放，代码如下： int FFmpegPlayer::readPacket()  {     while(true)     {         if( abort_request ) break;//用户退出         std::shared_ptr pktClear(&packet, [](AVPacket *p)         {             av_packet_unref(p);         });//用来确保每次 av_read_frame 后 pkt 缓存被清理了          int ret = readOnePacket();         if( ret == 0 )         {             if (packet.stream_index == video_index && !video_packet_Queue->IsFull() )             {                 AVPacket* m_packet =  av_packet_alloc();                 av_packet_move_ref(m_packet,&packet);                 video_packet_Queue->pushBack(m_packet);                  std::cout << ＂video_packet_Queue size ＂ << video_packet_Queue->size() << std::endl;             }             else  if (packet.stream_index == audio_index && !audio_packet_Queue->IsFull())             {                 AVPacket* m_packet =  av_packet_alloc();                 av_packet_move_ref(m_packet,&packet);                 audio_packet_Queue->pushBack(m_packet);                  std::cout << ＂audio_packet_Queue size ＂ << audio_packet_Queue->size() << std::endl;             }         }      }     return 0; }4.3 代码运行示例
　　文件打开成功后，调用解复用接口，代码如下： #include ＂FFmpegPlayer.h＂ int main() {      const char  * url = ＂C:LzcWorkCodetest.mkv＂;     FFmpegPlayer * player = new FFmpegPlayer(url);     if( player->openFile())     {         std::cout << ＂文件打开成功!＂<startDecode();     }          system(＂pause＂);     return 0; }
　　运行结果如下：
　　原文链接：FFmpeg 入门学习 03--缓存队列的实现